外包U形钢板的应变效果及应用

钢板－砖砌体组合梁中U形钢板上各测点均是采用45°应变花测量应变，如图8－12所示。可以根据应变莫尔圆求出主应变、剪应变和正应变。本章在此选取有代表性的测点进行总结与分析。

图8－12　45°应变花示意图

1）侧板截面正应变分布

图8－13为试件中部侧板沿截面高度的正应变分布图。从此图中可以看出，组合梁截面高度的正应变分布均近似地呈线性分布，基本符合平截面假定。对于没有设置钢盖板的3根试件B3－200、B6－200和B10－200，其组合截面的中和轴在截面中部以下，而且侧板上部压应变绝对值大于下部拉应变绝对值，这是由于U形钢板的底部钢板对组合梁的抗弯刚度有所贡献。对于设置钢盖板的试件B3－300、B6－300和B10－300，由于钢盖板的存在，可将中间部位近似看作四面外包钢板且内部填充砖砌体的组合梁，一定程度上提高了组合梁的抗弯刚度，从而使得截面的中和轴位置比未设钢盖板的试件要高，试件B10－300的中和轴位置甚至接近于截面中点。此外，由于钢盖板的存在，使得试件能够承受更高的承载力，因此有钢盖板试件的截面应变要大于未设钢盖板的试件。

图8－13　试件中侧板正应变分布图

2）侧板截面剪应变分布

图8－14为试件中部侧板（加载端一侧）沿截面高度变化的剪应变分布图。从此图中可以看出，在加载前期，由于试件中部弯矩引起的侧板正应变较小，侧板截面剪应变的分布比较均匀，大小相近，剪力流的方向与外扭矩的方向基本一致。随着荷载的增加，弯矩引起的侧板正应变变大，侧板上部产生压应变，下部产生拉应变，在压扭与拉扭的复合作用下导致侧板剪应变沿着截面高度基本是上小下大。

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图8－14　试件中侧板剪应变分布图

3）底板截面剪应变分布

图8－15为试件B6－300与B10－300中部底板沿截面宽度变化的剪应变分布图。从此图中可以看出，随着荷载的增加，底板剪应变也随着增加。

图8－15　试件中底板剪应变分布图

图8－16　试件B10－300侧板主拉、压应变发展图

4）侧板主拉、主压应变

图8－16为试件B10－300中侧板5#、6#、7#测点的主拉、主压应变发展图。试件中部弯矩的存在使得侧板上部受压、下部受拉，使得5#测点的主压应力绝对值大于主拉应力绝对值，7#测点的主拉应力绝对值大于主压应力绝对值，而6#测点的主压应力绝对值与主拉应力绝对值大致相等。从此图中可以看出，在试件中砌体开裂以前，即在弹性阶段内，测点的主拉、压应变大致呈线性发展。在砌体开裂后，由于U形侧板的剥离及砌体裂缝的影响，主拉、压应变呈非线性增长。加载达到极限扭矩时，侧板的主拉、压应力均相对较小，最大值约为1 200με，此时侧板还没有进入屈服阶段。

综上所述，根据所完成的6根钢板－砖砌体组合梁在弯剪扭复合受力下的试验研究，尽管试件已经达到了极限扭矩，但是U形钢板仍处于弹性阶段。未设钢盖板组合梁的弯扭破坏是由螺栓达到极限拉应变控制，设钢盖板组合梁的破坏是以钢盖板与侧板的焊缝撕裂程度控制。因此，只要对拉螺栓有足够的抗拉强度、确保焊缝质量，此类组合梁的极限承载力就可以有较大的提高。